Una serie di colori identifica la tipologia di idrogeno in base ai diversi processi di produzione e alla fonte energetica utilizzata. MCE Lab, l’osservatorio sul vivere sostenibile promosso da MCE – Mostra Convegno Expocomfort, si avvale dell’Hydrogen Innovation Report dell’Energy & Strategy Group del Politecnico di Milano per comprendere meglio le dinamiche che ruotano attorno al mondo dell’idrogeno, un vettore energetico sul quale si sono catalizzate grandi aspettative in merito alla concreta possibilità di rappresentare una soluzione chiave nel processo di decarbonizzazione dell’Europa.
Sono stati analizzati i diversi tipi di produzione e le problematiche connesse dal punto di vista delle emissioni di CO2 e di modelli di business e di sostenibilità economica.
Come prodotto primario la produzione è di circa 70 Mton, mentre altre 48 Mton di idrogeno sono ottenute come prodotto secondario (by-product) di alcuni processi nell’industria chimica e nelle raffinerie.
La produzione diretta deriva quasi interamente da fonti fossili (99,3%): in particolare, oltre il 70% si riferisce a idrogeno grigio prodotto in larga parte nel processo di Steam Methane Reforming, il 28% si riferisce a idrogeno marrone, prodotto dalla gassificazione del carbone. La restante quota si suddivide tra idrogeno blu (0,6%) e idrogeno green (0,1%).
Quello prodotto come scarto di altri processi risulta fortemente legato a fonti fossili e soltanto lo 0,5% può essere considerato idrogeno green.
I processi di produzione e le rispettive fonti energetiche in ingresso sono caratterizzati da impatti ambientali molto differenti fra loro, e, in particolare, la produzione di idrogeno marrone si rivela la più inquinante con valori che si assestano nel range di 18-20 t CO2/t H2, mentre l’idrogeno verde si rivela neutro dal punto di vista della carbon footprint.
“Quando si parla di idrogeno nel contesto energetico si intende la molecola H2 allo stato gassoso in condizioni ambiente e molto poco diffusa in atmosfera. – sottolinea il prof. Vittorio Chiesa, Direttore dell’Energy & Strategy Gruppo del Politecnico di Milano e Coordinatore scientifico di MCE Mostra Convegno Expocomfort – La sua importanza risiede nella possibilità di produrre energia, termica mediante combustione, o elettrica mediante elettrolisi, in maniera pulita senza emissione di anidride carbonica. La difficoltà, invece, nel reperimento della molecola H2 in natura. Questo significa che è necessario produrla consumando a sua volta energia e con un costo associato. Il bilancio tra le emissioni di CO2 nella sua produzione e i costi complessivi per la sua generazione, trasporto e stoccaggio è alla base dell’intero ruolo dell’idrogeno nella transizione energetica”.
Attraverso la gassificazione del carbone si ottiene invece il cosiddetto idrogeno marrone: un processo che nel corso degli anni è stato affinato nell’industria chimica e dei fertilizzanti per la produzione di ammoniaca. Il processo di gassificazione del carbone avviene a temperature elevate (superiori a 700-800 °C), in presenza di una percentuale sotto-stechiometrica di un agente ossidante (tipicamente aria – ossigeno o vapore).
La soluzione più diffusa a livello mondiale per la produzione di idrogeno grigio risulta quella dello steam reforming che sostanzialmente è declinabile in 3 processi principali:
La produzione di idrogeno blu consiste nell’installazione di un impianto di Carbon Capture Utilization and Storage (CCUS) all’interno dei processi di Steam Methane Reforming o di gassificazione del carbone.
In questo caso l’idrogeno è generato dall’elettrolisi dell’acqua con elettricità della rete (ossia fornita da fonti miste, comprese le fossili).
Con questo colore si identifica la produzione da elettrolisi alimentata da energia nucleare.
Il vettore viene estratto dal metano tramite pirolisi. Questo processo prevede di riscaldare il gas in assenza di ossigeno per rompere termicamente i legami chimici e ottenere idrogeno e carbonio solido. Il processo non produce emissioni dirette di CO2 ma considerando l’intero ciclo di vita è legato a significativi livelli di gas serra.
Tramite il processo di elettrolisi viene prodotto l’idrogeno verde. Questo processo può essere descritto come la scissione della molecola d’acqua in idrogeno e ossigeno per via elettrochimica (water split). Dal punto di vista ambientale, le emissioni di CO2 associate sono relative alla produzione dell’energia elettrica e diventano nulle se si utIlizza energia da fonti rinnovabili.
L’idrogeno verde, al momento, è l’unica tecnologia presente sul mercato in grado di rispettare appieno i limiti di emissioni imposte dalla Direttiva Europea RED II del 2021.
L’idrogeno occupa una posizione unica per contribuire agli obiettivi nazionali ambientali e a una produzione più sicura e affidabile di energia per diversi usi: trasporto pesante, il riscaldamento, la decarbonizzazione di alcuni processi industriali. Come vincere le sfide?
A MCE 2022, il 28 giugno si svolgono incontri e tavole rotonde organizzati in collaborazione con Anima e dedicati a questo importante elemento e al suo apporto nel mondo dell’industria e del residenziale.
Alla presenza di relatori istituzionali e tecnici l’argomento verrà affrontato sotto diversi punti di vista, al fine di ottenere una visione d’insieme lungo la sua intera filiera, dalla produzione all’utilizzo.
